Reactivity of Nitric Oxide on Copper Surfaces: Elucidated by Direct Observation of Valence Orbitals

این کتاب بینش های میکروسکوپی در مورد خواص شیمیایی NO بر روی سطوح فلزی ارائه می دهد. سیستم های NO/فلز به شدت مورد مطالعه قرار گرفته اند تا کاتالیز ناهمگن برای سم زدایی گاز NOx اگزوز را درک کنند. شناسایی و تجزیه و تحلیل اجزای گونه‌های شیمیایی مختلف و مخلوط NO جذب شده بر روی سطوح، چالش‌های مهمی است که تکنیک‌های تجربی مرسوم، مانند طیف‌سنجی‌های ارتعاشی با آن‌ها مواجه هستند. نویسنده مولکول‌های "انفرادی" NO را روی سطوح مس با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی در دمای پایین (STM) بررسی کرد. STM نه تنها اطلاعاتی در مورد خواص هندسی، الکترونیکی و ارتعاشی در سطح تک مولکولی ارائه می دهد. همچنین قادر به دستکاری مولکول های روی سطوح برای القای واکنش شیمیایی است. نویسنده با بهره‌برداری از این تکنیک‌ها، گونه‌های فردی مرتبط با NO را بر روی سطوح شناسایی کرد و فرآیندهای واکنش جدیدی را برای کاهش NO کشف کرد که بینش‌های میکروسکوپی را در مورد مکانیسم‌های کاتالیزوری ارائه می‌دهد. نویسنده همچنین توابع موجی الکترون‌ها را در یک مدار ظرفیتی NO تجسم کرد و نشان داد که توابع موج با تشکیل پیوند کووالانسی یا پیوند هیدروژنی اصلاح می‌شوند. این، یعنی «تجسم مکانیک کوانتومی در فضای واقعی» است که مطمئناً ارزش خواندن دارد. علاوه بر این، این کتاب نشان می دهد که مشاهده مستقیم اوربیتال های ظرفیت به روشن شدن واکنش پذیری مولکول های جذب شده بر روی سطوح کمک می کند. این رویکرد نوآورانه برای مطالعه خواص مولکولی به توسعه بیشتر STM و روش‌های مرتبط با آن کمک می‌کند.

This book provides microscopic insights into chemical properties of NO on metal surfaces. NO/metal systems have been studied intensively to understand heterogeneous catalysis to detox exhaust NOx gas. The identification and componential analysis of various and mixed chemical species of NO adsorbed onto the surfaces have been significant challenges faced by conventional experimental techniques, such as vibrational spectroscopies. The author investigated "individual" NO molecules on Cu surfaces using low-temperature scanning tunneling microscopy (STM). STM not only provides information on the geometric, electronic, and vibrational properties at the single-molecule level; it is also able to manipulate molecules on surfaces to induce chemical reaction. Exploiting those techniques, the author chemically identified individual NO-related species on the surfaces and discovered new reaction processes for NO reduction, which provides microscopic insights into the catalytic mechanisms. The author also visualized wave functions of electrons in a valence orbital of NO and demonstrated that the wave functions are modified by the formation of covalent bonding or hydrogen bonding. This is, namely, "the visualization of quantum mechanics in real space," which is certainly worth reading. Furthermore, the book demonstrates that direct observation of valence orbitals helps to elucidate the reactivity of molecules adsorbed onto surfaces. This innovative approach to studying molecular properties will contribute to further development of STM and its related methods.